Bachelor
Информация - Радиоэлектроника
Другие материалы по предмету Радиоэлектроника
?ыходного сопротивления с высокоомным входным и наоборот.
Условия параллельной работы фильтров. В случае активных RC-фильтров упрощаются условия параллельной работы. Поскольку фильтры с управлением по напряжению имеют большое выходное сопротивление, то они должны применятся для параллельной работы со стороны входа; источником сигнала при этом должен быть генератор напряжения. Для параллельной работы со стороны выхода целесообразно использовать фильтры с управлением по току, которые имеют высокое входное сопротивление; сопротивление нагрузки при этом должно быть значительно меньше высокоомного выходного сопротивления фильтра.
Динамический диапазон и нелинейные искажения. При использовании активных RС-фильтров эти характеристики требуют к себе большого внимания. Динамический диапазон сигналов ограничивается снизу уровнем шумов и наводок. Основным источником нелинейных искажений в активных RC- фильтрах являются активные элементы, построенные на основе усилителей. Поэтому в последних при высоких требованиях по нелинейности должна применяться отрицательная обратная связь.
Источники питания. Реализация некоторых характеристик в активных RС- фильтрах накладывает специфические требования на источники питания их активных элементов. Условия стыковки по постоянному току определяют количество и полярность источников питания, а динамический диапазон величину питающего напряжения. Кроме того, повышаются требования в отношении пульсаций питающего напряжения, которые могут усиливаться в отдельных звеньях, представляя значительную помеху. Необходимо обратить внимание на внутреннее сопротивление источника питания, так как большая величина его может служить причиной недостаточного затухания в полосе задерживания фильтра.
Целесообразно рассматривать реализацию различных типов фильтров звеньями не выше второго порядка, что позволяет получить приемлемую стабильность характеристики фильтра.
Маскирующую помеху ограничиваем ФВЧ, а речевой сигнал ФНЧ.
Для наложения помехи на речевой сигнал применяем инвертирующий сумматор, предназначенный для формирования напряжения, равного усиленной алгебраической сумме нескольких входных сигналов, т. е. выполняет математическую операцию суммирования нескольких входных сигналов. При этом выходной сигнал дополнительно инвертируется. Рассмотрим сумматор, выполняющий данную операцию для четырех входных напряжений. Схема инвертирующего сумматора приведена на рисунке 4.7.
Считая ОУ идеальным можно сказать, что Uвх н=Uвхи.
Однако, согласно приведенной схеме Uвх и =0.Следовательно, и Uвх н=0. В этом случае для инвертирующего входа согласно первому закону Кирхгофа можно записать:
- Uвых/Roc = Uвх1/R1+Uвх2/R2 + Uвх3/R3 +Uвх4/R4, откуда не представляет труда получить выражение для исходного напряжения: Uвых=-Uвх1Roc/R1-Uвх2Roc/R2- Uвх3Roc/R3-Uвх4Roc/R4,т. е. сигнал на выходе равен инверсии от алгебраической суммы входных сигналов, взятых со своими масштабными коэффициентами.
Рисунок 4.7 Схема инвертирующего сумматора
В частном случае, если R1=R2=R3=R4=R, из предыдущего выражения получим:
Uвых=-(Uвх1+Uвх2+Uвх3+Uвх4)Roc/R,
Это выражение справедливо для любого числа входных напряжений. Если в схеме выбрать R1=R2=…=Rn и Roc=R/n,то получим
Uвых= -(Uвх1+Uвх2+….+Uвхn)/n.
Следовательно, на выходе схемы будет формироваться напряжение, равное инвертированному среднему арифметическому от n входных напряжений.
5.РАСЧЕТ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ.
Чтобы получить большое отношение сигнал-шум, предпочтительно звенья фильтра располагать в порядке возрастания значений добротности Q, избегая, по возможности, включения звена верхних частот на входе схемы в целом.
Рассчитаем ФНЧ Р0220, реализованный на активной RС-схеме с граничной частотой полосы пропускания f=3,4кГц.
Передаточная функция ФНЧ Р0220, взятая из таблиц, имеет вид
Hu(p)= U0(p)/U2(p) = C(p2-21p+1) = 0,204124(р2+3,130169р+4,8989800).
Для реализации передаточной функции используется схема, приведенная на рисунке5.1
Рисунок 5.1
Так как выполняется условие, заданное выражением C3/4 и добротность полюса .
Нормированные значения элементов схемы, приведенной на рисунке, при u=4/3 и К=1/(uC1)=0,75, полученного из выражения К =1/uC равны:
;
;
; r5=1;
;
;
При использовании серийных операционных усилителей вместо идеальных следует иметь в виду, что конечное произведение коэффициента усиления на ширину полосы должно быть значительно выше граничной частоты полосы пропускания фильтра. Чтобы учесть конечные входное и выходное полные сопротивления W1 и W2 операционного усилителя, в качестве нормирующего сопротивления взять
Например, для операционного усилителя типа А 741 с W11Мом и W2100Ом получаем, что Rв=10кОм.
При расчете фильтра важно убедиться, что отклонения емкостей и сопротивлений от их номинальных значений меньше, чем отклонения параметров усилителей.
Вычисление фактических значений элементов при Rв =10кОм fв =3,4кГц и Св =4,681Нф дает:
R1 =15,86кОм; R2 =47,57кОм; R3 =4,855кОм; R4= 30,00кОм;
R5 =10,00кОм; C1=3,080нФ, С2=2,515нФ.
Выбираем номиналы: R1=16кОм; R2=47кОм; R3=51кОм; R4=30кОм; R5=10кОм; C1=0,0033мкФ; C2=0,0022мкФ.
Чтобы не появились нели?/p>